地鐵車輛制動研究

1、湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文第一章 制動系統(tǒng)概述1.1 制動系統(tǒng)日常生活中，任何運輸工具都離不開制動系統(tǒng)。小到自行車，大到航天飛機，制動系統(tǒng)都起著保證運輸安全的重要作用。對于城軌運輸來講，列車的運行過程包括牽引、惰性和制動三個基本工況，而制動工況的順利實施關(guān)鍵在于制動系統(tǒng)的有效、可靠地工作。那么什么是制動系統(tǒng)？它包括那些部分組成呢？所謂制動是指能夠人為地產(chǎn)生列車減速并控制這個力的大小，從而控制列車減速或阻止它加速的過程。對于城市軌道交通車輛來說，為了使運行著的電動車組能迅速地減速或停車，必須對它實施制動；為了阻止電動車組在下坡道路上運行時由于電動車組的重力作用導(dǎo)致電動車組迅速增加，也需要對它實

2、施制動；同時為避免停放的車輛因重力作用或風(fēng)力吹動而溜走，亦需要對它實施停放制動。制動過程中必須具備的兩個基本條件：（1）實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。（2）控制能量轉(zhuǎn)換。為了能實施制動，需要在城軌車輛上安裝一整套零部件組成的一個完整的制動系統(tǒng)裝置。它包括兩個部分：制動控制系統(tǒng)和制動執(zhí)行系統(tǒng)。制動控制系統(tǒng)由制動信號發(fā)生與傳輸裝置和制動控制裝置組成。制動執(zhí)行系統(tǒng)通常稱為基礎(chǔ)制動裝置，有閘瓦制動和盤形制動等。1.2 國內(nèi)外的制動系統(tǒng)目前，我國城軌車輛制動系統(tǒng)主要分為國內(nèi)和國外產(chǎn)品，國內(nèi)制動系統(tǒng)為鐵道科學(xué)研究院機車車輛研究所所研制的制動系統(tǒng)，國外制動系統(tǒng)主要包括德國的knorr制動系統(tǒng)、日本nabtesco制動系統(tǒng)和

3、英國westinghouse制動系統(tǒng)。以上均屬于當(dāng)今主型的模擬式直通電空制動系統(tǒng)，具有反應(yīng)快速、操縱靈活。一、國產(chǎn)制動系統(tǒng)由鐵道科學(xué)研究院機車車輛研究所所研制的國產(chǎn)制動系統(tǒng)，已成功運用于各城市的地鐵車輛中，如天津濱海線所采用的制動系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用微機控制的模擬式電空制動系統(tǒng)，制動控制系統(tǒng)采用車控方式，即每輛車都配有一套電空制動控制裝置(ebcu)，空氣簧壓力取自前后轉(zhuǎn)向架各1點，將其平均后進(jìn)行控制，ebcu內(nèi)設(shè)有監(jiān)控終端，具有自診斷和故障記錄功能。二、德國knorr制動系統(tǒng)德國knorr制動系統(tǒng)主要指knorr的esra電空制動系統(tǒng)。該電空制動系統(tǒng)是一種標(biāo)準(zhǔn)化的制動系統(tǒng)，是傳統(tǒng)的直通電空制動系

4、統(tǒng)，可用于機車、動車組和城軌等項目。該電空制動系統(tǒng)1993年研發(fā)，1995年投入應(yīng)用。在我國，該電空制動系統(tǒng)主要應(yīng)用于上海、廣州、北京和天津等地鐵項目。三、日本nabtesco制動系統(tǒng)日本nabco制動系統(tǒng)主要指nabco的hrda型電空制動系統(tǒng)，1992年投入應(yīng)用，是一種傳統(tǒng)的直通電空制動系統(tǒng)。在我國，該電空制動系統(tǒng)主要應(yīng)用于北京和天津的城軌項目。四、英國westinghouse制動系統(tǒng)英國westinghouse制動系統(tǒng)主要指英國westinghouse(現(xiàn)為knorr英國子公司)的ep2002電空制動系統(tǒng)，是一種基于架控的城軌直通電空制動系統(tǒng)。該電空制動系統(tǒng)2000年開始研發(fā)，2005年

5、裝車應(yīng)用。在我國，該電空制動系統(tǒng)主要應(yīng)用于上海、廣州、北京等地鐵項目。1.3 城軌車輛制動系統(tǒng)的歷史沿革一、早期的制動方式自1881年德國柏林有了世界上第一輛有軌電車后，世界各大城市相續(xù)開始了大規(guī)模的城軌交通的建設(shè)。對于城軌車輛來說，除了要承載更多的乘客外，還有一項重要任務(wù)，那就是要使其運動中的車輛能夠安全的減速和停車，也就必須要對車輛實施制動。最早的有軌電車是以人工制動的。司機絞動剎車鋼絲，使木制的閘瓦緊靠車輪踏面，用摩擦力使車輪或車軸轉(zhuǎn)動減慢直至停止，以達(dá)到車輛減速或停車的目的。當(dāng)然，這種原始的制動方式既費力又不安全，時常會發(fā)生鋼絲斷裂和車輛失控事故。人們逐漸認(rèn)識到，為了讓車輛以一定速度安

6、全運行，必須使其具有同樣的減速和停車能力，必須重視對車輛制動的改進(jìn)。忽視車輛制動將會發(fā)生危險，甚至造成旅客生命和財產(chǎn)的損失。因此，對制動機的研制成為近代鐵路和城軌交通的一個大熱門，有時甚至比電氣牽引上的發(fā)明更引人關(guān)注。1863年，倫敦在市中心環(huán)路下面修建隧道，擬讓火車在市中心的地下通行。但是火車的煙霧在隧道中彌漫，盡管有通風(fēng)井，但是排放煙霧問題仍然難以解決。直到1890年，倫敦才建成電力牽引的地下鐵路，這就是意義上的第一條地鐵。地鐵在20世紀(jì)初的歐美地區(qū)的城市得到迅速發(fā)展。由于地鐵車輛是沿用鐵路車輛的，因此任何火車制動新技術(shù)會立即被利用于地鐵列車。當(dāng)時火車一般使用一般使用人工機械制動，例如杠桿

7、撥動式閘瓦制動裝置。二、現(xiàn)代化的制動系統(tǒng)隨著20世紀(jì)初科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鐵路車輛上出現(xiàn)了空氣制動機。所謂空氣制動機就是利用壓力空氣作為制動的動力的來源，并用壓力空氣的壓力變化來實現(xiàn)列車的制動和緩解裝置。這種空氣制動機被廣泛應(yīng)用于鐵路、地鐵。這相比人工機械制動，安全性和可靠性有了很大的進(jìn)步。20世紀(jì)30年代，在歐美地區(qū)和日本出現(xiàn)了采用電信號來傳遞和緩解指令的制動控制系統(tǒng)，這是制動系統(tǒng)的一次改革，因為電信號的傳輸速度比空氣波速快得多。采用電信號的制動控制系統(tǒng)被稱為電氣指令式制動控制系統(tǒng)。20世紀(jì)50年代，國外城軌車輛在大規(guī)模采用電磁空氣制動機的同時，還采用電氣指令制動控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動力制動和空氣制動。

8、最近幾十年來，由于電力電子交流技術(shù)和微機技術(shù)的加入，使電氣指令式制動控制系統(tǒng)不斷改進(jìn)、發(fā)展。大功率電力電子元件的出現(xiàn)使電氣再生制動成為可能，微機技術(shù)的應(yīng)用使制動防滑系統(tǒng)更加完善。1.4 制動方式制動方式可按制動時電動車組能轉(zhuǎn)移方式、制動力獲取方式或制動源動力的不同進(jìn)行分類。一、按電動車組動能轉(zhuǎn)移方式分類電動車組動能轉(zhuǎn)移方式分為兩類：一是摩擦制動方式，動能通過摩擦轉(zhuǎn)換成熱能，然后消散在大氣中；二是動力制動方式，就是動能通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化成電能，然后將電能轉(zhuǎn)移出去。1.摩擦制動電動車組的動能通過摩擦轉(zhuǎn)化成熱能。城市軌道交通車輛常用的摩擦制動方式主要有閘瓦制動和盤形制動，在高速列車的制動系統(tǒng)中還有軌道電

9、磁制動等方式。2.動力制動動力制動在制動時，將牽引電機變化為發(fā)電機，使列車動能轉(zhuǎn)化為電能，對這些電能的不同處理凡是形式不同的動力制動。城市軌道交通車輛上采用的動力制動形式主要有電阻制動和再生制動。二、制動力形成方式根據(jù)電動車組制動力獲取方式，可分為黏著制動和非黏著制動。黏著制動包含：摩擦制動和動力制動非黏著制動包含：磁軌摩擦制動、磁軌渦流制動和風(fēng)阻制動及噴氣制動三、按制動源動力分類在目前電動車組所采用的制動方式中，制動的源動力主要有壓縮空氣和電。以壓縮空氣為源動力的制動方式稱為空氣制動方式。如閘瓦制動、盤形制動等為空氣制動方式。以電為源動力的制動方式稱為電制動方式。1.5 城軌車輛制動系統(tǒng)必備

10、條件城市軌道交通的站距短，因此車輛的調(diào)速及停車都比較頻繁。為了提高運行速度，必須使其啟動快，制動站距短。同時城軌車輛的旅客上下波動比較大，對車輛載重有較大的影響。針對這些特點，城軌車輛的制動系統(tǒng)要具備以下的條件：（1）操縱靈活，制動減速快，作用靈敏可靠，車組前后車輛制動、緩解作用一致。（2）具有足夠的制動能力，保證車組在規(guī)定的制動距離內(nèi)停車。（3）對新型的城軌車輛，一般要求具有動力制動能力，并且在正常制動過程中，應(yīng)盡量充分發(fā)揮動力制動能力，以減少對城市環(huán)境的污染和降低運行成本，同時應(yīng)具有動力制動與摩擦制動的聯(lián)合制動能力。（4）制動系統(tǒng)應(yīng)保證車組在長大下坡道上運行時，其制動力不會衰減。（5）電動

11、車組各車輛的制動能力應(yīng)盡可能一致，制動系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)乘客量的變化，而具有空重車調(diào)整能力，以減少制動時的縱向沖擊。（6）具有緊急制動性能，遇有緊急情況時，能使電動車組在規(guī)定距離內(nèi)安全停車。緊急制動作用除可由司機操縱外，必要時，還可由行車人員利用緊急按鈕進(jìn)行操縱。（7）電動車組在運行中發(fā)生如列車分離、制動系統(tǒng)故障等危急行車安全的事故時，應(yīng)能自動起緊急制動作用。1.6 本章小結(jié)本章主要介紹了制動系統(tǒng)的簡要概述，對國內(nèi)外的制動系統(tǒng)做一個大致的了解，對制動機的分類和制動方式做了簡要的描述，還對城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)的要求做了一點概括。制動是指人為地產(chǎn)生列車減速并控制這個力的大小，從而控制列車減速或阻止它加

12、速的過程。制動需要達(dá)到兩個要求：（1）實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。（2）控制能量轉(zhuǎn)換。制動方式是多種多樣的，可以按照電動車組能轉(zhuǎn)移方式、制動力獲取方式或制動源動力的不同進(jìn)行分類。電動車組能轉(zhuǎn)移方式可以分為摩擦制動、動力制動；制動力獲取方式可以分為黏著制動和非黏著制動；制動源動力分類可以分為空氣制動和電制動。國外的制動機是很多的，德國的knorr制動系統(tǒng)、日本nabtesco制動系統(tǒng)和英國westinghouse制動系統(tǒng)等等，他們都被上海地鐵、廣州地鐵、北京地鐵等等廣泛應(yīng)用。城軌車輛制動系統(tǒng)的要求我大致歸納為上文的7點，我這里就不一一說明了，總之這個要求都是為了城軌車輛的安全性、可靠性、舒適性和更好的牽引性能

13、。第二章 風(fēng)源系統(tǒng)及空氣制動的方式2.1 空氣制動的方式空氣制動機按其作用原理不同，可分為直通空氣制動機、自動空氣制動機和直通空氣制動機。2.1.1 直通式空氣制動機直通式空氣制動機工作原理如圖2-1所示?？諝鈮嚎s機將壓縮空氣儲入總風(fēng)缸內(nèi)，經(jīng)總風(fēng)缸管至制動閥。制動閥有緩解位、保壓位和制動位3個不同位置。在緩解位時，制動管內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動閥ex (exhaust) 口排向大氣；在保壓位時，制動閥保持總風(fēng)缸、制動管和ex口各不相通；在制動位時，總風(fēng)缸管壓縮空氣經(jīng)制動閥流向制動管。圖2-1 直通式空氣制動機工作原理-緩解位；-保壓位；-制動位；1-空氣壓縮機；2-總風(fēng)缸；3-制動風(fēng)管；4-制動閥：

14、5-制動管；6-制動缸；7-基礎(chǔ)制動裝置；8-制動缸緩解彈簧；9-制動缸活塞；10-閘瓦；11-制動閥ex；12-車輪（1）制動位。駕駛員要實施制動時，首先把操縱手柄放在制動位，總風(fēng)缸的壓縮空氣經(jīng)制動閥進(jìn)入制動管。制動管是一根貫穿整個列車，兩端封閉的管路。壓縮空氣由制動管進(jìn)入各個車輛的制動缸，壓縮空氣推動制動缸活塞移動，并通過活塞桿帶動基礎(chǔ)制動裝置，使閘瓦壓緊車輪，產(chǎn)生制動作用。制動力的大小，取決于制動缸內(nèi)壓縮空氣的壓力，由駕駛員操縱手柄在制動位放置時間長短而定。（2）緩解位。要緩解時，駕駛員將操縱手柄置于緩解位，各車輛制動缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動管從制動閥ex口排入大氣。操縱手柄在緩解位放置的時

15、間應(yīng)足夠長，使制動缸內(nèi)的壓縮空氣排盡，壓力降至為零。此時制動缸活塞借助于制動缸緩解彈簧的復(fù)原力，使活塞回到緩解位，閘瓦離開車輪，實現(xiàn)車輛緩解。（3）保壓位。制動閥操縱手柄放在保壓位時，可保持制動缸內(nèi)壓力不變。當(dāng)駕駛員將操縱手柄在制動位與保壓位之間來回操縱，或在緩解位與保壓位之間來回操縱時，制動缸壓力能分階段上升或降下，即實現(xiàn)階段制動或階段緩解。直通空氣制動機的特點是：（1）制動管增壓制動、減壓緩解、列車分離時不能自動停車。（2）能實現(xiàn)階段緩解和階段制動。（3）制動力大小靠司機操縱手柄在制動位放置時間的長短決定，因此控制不太精確。（4）制動時全列車制動缸的壓縮空氣都由總風(fēng)缸供給；緩解時，各制動缸

16、的壓縮空氣都需要經(jīng)制動閥排氣口排入大氣。因此前后車輛制動一致性不好。2.1.2 自動式空氣制動機自動空氣制動機工作原理如圖2-2所示。圖2-2 自動空氣制動機工作原理-緩解位；-保壓位；-制動位；1-空氣壓縮機；2-總風(fēng)缸；3-總風(fēng)缸管；4-制動閥：5-制動管；6-制動缸；7-基礎(chǔ)制動裝置；8-制動缸緩解彈簧；9-制動缸活塞；10-閘瓦；11-制動閥ex口；12-車輪；13-三通閥；14-副風(fēng)缸；15-給氣閥；16-三通閥排氣口自動式空氣制動機在直通式空氣制動機的基礎(chǔ)上增加了三個部件：在總風(fēng)缸與制動閥之間增加了給氣閥15；在每節(jié)車輛的制動管5與制動缸6之間增加了三通閥13和副風(fēng)缸14。給氣閥的

17、作用是限定制動管定壓人為規(guī)定制動管壓力，即無論總風(fēng)缸壓力多高，給氣閥出口的壓力總保持在一個設(shè)定的值。自動式空氣制動機的制動閥同樣也有緩解位、保壓位和制動3個作用位置，但內(nèi)部通路與直通式空氣制動機的制動閥有所不同。在緩解位時它聯(lián)通給氣閥與制動管的通路；制動位時它使制動管與制動閥上的ex口相通，制動管壓縮空氣經(jīng)它排向大氣；保壓位時仍保持各路不通。制動閥操縱手柄放在緩解位時，總風(fēng)缸中的壓縮空氣經(jīng)給氣閥、制動閥送到制動管，然后通過制動管送到各車輛的三通閥，經(jīng)三通閥使副風(fēng)缸充氣。如此時制動缸中有壓縮空氣，則經(jīng)三通閥的排氣口16排入大氣。列車運行時，制動閥操縱手柄一般處于緩解位，直至副風(fēng)缸充至制動管定壓值

18、。制動閥操縱手柄放在制動位時，制動管內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動閥ex口排向大氣。制動管的減壓信號傳至車輛的三通閥時，三通閥動作，副風(fēng)缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)三通閥充向制動缸，制動缸活塞推出，使制動執(zhí)行機構(gòu)動作，列車產(chǎn)生制動作用。由此可見，自動空氣制動機是依靠制動管中壓縮空氣的壓力變化來傳遞制動信號，制動管增壓緩解，減壓則制動，其中，三通閥是制動缸充氣或排氣的控制部件。三通閥工作原理如圖所示2-3所示。圖2-3 三通閥工作原理1-三通閥活塞及活塞桿；2-節(jié)制閥；3-滑閥；4-副風(fēng)缸；5-制動缸；6-三通閥；i-充氣溝；b-間隙三通閥由于它與制動管、副風(fēng)缸和制動缸相通而得名。根據(jù)制動管壓力的變化，三通閥有以下三個

19、基本位置。a.充氣緩解位。制動管壓力增加時，在三通閥活塞兩側(cè)形成壓差，三通閥活塞及活塞桿帶動節(jié)制閥及滑閥一起移至右側(cè)段位，這時充氣溝露出。三通閥內(nèi)形成以下兩條通路：制動管充氣溝滑閥室副風(fēng)缸；制動缸滑閥室r孔滑閥底面n槽三通閥ex口大氣。第一條為充氣通路，第二條為緩解通路，所謂充氣是指向副風(fēng)缸充氣，緩解是指制動缸緩解。副風(fēng)缸內(nèi)壓可一直充至與制動管的壓力相等，即達(dá)到制動管定壓，制動缸緩解后的最終壓力為零。b.制動位。制動時，駕駛員把制動閥手柄放在制動位，制動管內(nèi)的壓力空氣經(jīng)制動閥排氣減壓。三通閥活塞左側(cè)壓力下降，右側(cè)副風(fēng)缸壓力大于左側(cè)。當(dāng)兩側(cè)壓差較小時，不足以推動活塞，副風(fēng)缸的壓力空氣有通過充氣溝

20、逆流的現(xiàn)象。但由于制動管內(nèi)壓力下降較快，活塞兩側(cè)壓差繼續(xù)增大，壓差達(dá)到足以克服活塞及節(jié)制閥的阻力時活塞及活塞桿帶動節(jié)制閥向左移一間隙距離，使活塞桿與滑閥之間的間隙b置于前部，活塞折斷充氣溝，副風(fēng)缸壓力空氣停止逆流，滑閥上的通孔上端開放，與副風(fēng)缸相通。隨著制動管壓力刀鋒繼續(xù)下降，活塞兩側(cè)壓差加大到能夠克服滑閥與滑閥座之間的摩擦力時，活塞帶動滑閥左移至極端位，滑閥切斷制動缸通大氣的通路，同時滑閥通孔下端與滑閥座制動缸孔r對準(zhǔn)，形成副風(fēng)缸向制動缸的充氣通路。如果三通閥一直保持這一位置，最終將使副風(fēng)缸壓力與制動缸的壓力平衡。c.保壓位。在制動管減壓到一定值后，駕駛員將制動閥操縱手柄移至保壓位，制動管停

21、止減壓。三通閥活塞左側(cè)壓力不再下降，但三通閥活塞仍處于左極端的制動位，因此副風(fēng)缸壓力空氣繼續(xù)充向制動缸，活塞右側(cè)的壓力繼續(xù)下降。當(dāng)右側(cè)副風(fēng)缸壓力稍低于左側(cè)制動管的壓力時，兩側(cè)壓差達(dá)到能克服活塞和節(jié)制閥的阻力時，活塞將帶著節(jié)制閥向右移一間隙距離，使滑閥與活塞桿之間的間隙位于后端，同時節(jié)制閥遮斷副風(fēng)缸向制動缸的充氣通路，副風(fēng)缸壓力不再下降。由于此時活塞兩側(cè)壓差較小，不足以克服滑閥與滑閥座之間的摩擦力，所以活塞位于此位不再移動，制動缸保壓。自動制動機的特點：（1）制動管減壓制動、增加緩解，列車分離時能自動制動停車。（2）由于制動缸的風(fēng)源與排氣口離制動缸較近，其制動與緩解不再通過制動閥進(jìn)行，因此制動與

22、緩解的一致性較直通制動機好，列車縱向沖動較小，適合于較長編組的列車。（3）有階段制動及一次緩解性能。上述的三通閥屬于二壓力機構(gòu)的閥，還有種閥，通常稱為三壓力機構(gòu)閥，也稱分配閥，其特點是：（1）具有階段制動和階段緩解。同時，制動管要充到定壓，制動缸才能完全緩解。（2）具有制動力不衰減性。即在制動中立位或緩解中立位，當(dāng)制動缸壓力因泄漏等原因而下降時，三通閥能自動地給予補充壓縮空氣，保證制動缸壓力保持原值。2.2 風(fēng)源系統(tǒng)風(fēng)源系統(tǒng)是向整個列車提供壓縮空氣的氣源。它不僅針對空氣制動系統(tǒng)，而且也為其他用氣部件提供氣源，例如氣動門、汽笛、空氣彈簧和雨刮器等。風(fēng)源系統(tǒng)主要由空氣壓縮機、空氣干燥器、風(fēng)缸及其他

23、空氣管路部件組成。2.2.1 空氣壓縮機組空氣壓縮機是整個供氣系統(tǒng)的核心部分，沒有空氣壓縮機就沒有氣源。一般城市軌道交通列車是以動車組為單元的，所以供氣系統(tǒng)一般也是以動車單元來設(shè)置的。每一單元設(shè)置一個空氣壓縮機組，每個機組包括空氣壓縮機，驅(qū)動電機，空氣干燥器和壓力控制開關(guān)等。這些裝置都集中安裝在動車單元的一個車的底架上，例如上海地鐵一號線列車的空氣壓縮機組都安裝在每個單元的c車上。 城市軌道交通車輛段供電制式一般為直流1500v，750v，或600v。除了1500v比較高外，750v和600v額定輸入電壓的直流電動機都比較容易制造，因此制動空氣壓縮機組的電動機大多采用直流電機，直接由

24、接觸網(wǎng)供電。進(jìn)口車輛的空氣壓縮機驅(qū)動電機也有采用1500v直流電機的。電動機通過彈性連軸器驅(qū)動空氣壓縮機。 進(jìn)入空氣壓縮機的空氣必須先經(jīng)過空氣過濾器使其凈化。經(jīng)過壓縮后的空氣在存入主儲風(fēng)缸前，還要進(jìn)行干燥，然后供各用氣部件使用。 目前城市軌道交通車輛使用的空氣壓縮機大多為多級氣缸，分低壓段和高壓段壓縮。低壓壓縮是將外界大氣壓縮至2.6×105pa左右，然后再進(jìn)入高壓壓縮，將壓力提高到10×105pa。每個氣缸頂部都設(shè)有吸氣閥和排氣閥，外界大氣通過設(shè)在空氣壓縮機進(jìn)氣口處的油浴式過濾器的凈化后，被吸入低壓氣缸進(jìn)行壓縮。為了提高壓縮效率，低壓氣缸輸出的壓力空氣

25、被送到中間冷卻器冷卻。冷卻后的低壓空氣送至高壓氣缸作進(jìn)一步的壓縮，直到符合空氣壓力要求。高壓的壓縮空氣還必須通過冷卻器冷卻，使其溫度降低以便通過空氣干燥塔進(jìn)行油水分離。最后，潔凈而干燥的高壓壓縮空氣被送至主儲風(fēng)缸進(jìn)行儲存。中間冷卻器和后冷卻器多為翅片管式冷卻器，它們被重疊在一起，采用強迫通風(fēng)冷卻。強迫通風(fēng)的風(fēng)源來自安裝在曲軸端頭的風(fēng)扇。空氣壓縮機運行時，其氣缸的潤滑是依靠焊接在曲軸上的小鐵片將曲軸箱內(nèi)的機油刮起，飛濺到氣缸壁上來潤滑的。這種潤滑方式稱為飛濺潤滑。采用這種潤滑方式會使空氣壓縮機輸出地壓縮空氣具有一定量的油分，所以必須在最后作油水分離?？諝鈮嚎s機的啟動與停止是由壓力開關(guān)控制的，壓力

26、開關(guān)設(shè)置一般為-（7.08.5）×105pa，前者為開啟壓力，后者為停止壓力。氣路中還設(shè)置了10×105pa的安全閥，以防壓力開關(guān)失效。 下面我們以上海地鐵引進(jìn)的交流傳動車的vv120型制動空氣壓縮機為例，介紹空氣壓縮機的工作原理。如圖2-1 vv120型制動空氣制動。圖2-4 vv120型制動空氣制動vv120型制動空氣壓縮機由三個往復(fù)式壓縮氣缸、兩個冷卻器以及驅(qū)動電機組成。在理論上，在10×105pa的壓力下，它能為列車制動系統(tǒng)每分鐘提供大約950l的冷卻空氣。 空氣壓縮機通過彈簧鎖彈性的吊在車輛底部，這能有效的地為空氣壓縮機提供緩沖并降低

27、對機體的振動。 空氣壓縮機是w型結(jié)構(gòu)。vv120型空氣壓縮機為三缸壓縮機，其中兩個缸為低壓缸，一個缸為高壓缸。曲軸直接由400v三相交流或1500v直流電壓電機驅(qū)動。電機和空氣壓縮機通過一個帶自動對準(zhǔn)、可以消除對準(zhǔn)誤差的圓管狀可彎曲連軸節(jié)的中間法蘭相連接?；钊诳諝饫鋮s的氣缸中運動，其由彈簧加載的金屬盤定位在鑄鐵氣缸頭上。 該空氣壓縮機的潤滑方式為飛濺潤滑。安裝在 曲軸箱呼吸器上的外接過濾器單元對濺到曲軸呼吸器上的潤滑油進(jìn)行分離干燥，之后潤滑油流回曲軸箱。通過油位觀測鏡可檢查油量，測油桿必須插在油位觀測鏡里，如果油量太少，可能引起過熱并導(dǎo)致氣缸炭化。 空

28、氣壓縮機的進(jìn)氣過濾器采用過濾紙，雖然效果較油浴式較好，但相應(yīng)成本也較高?？諝庀韧ㄟ^紙質(zhì)過濾器經(jīng)低壓缸壓縮，流過中間冷卻器，壓力下降，溫度升高。高壓缸對低壓空氣進(jìn)一步壓縮，經(jīng)后冷卻器流入氣路系統(tǒng)，最后由干燥器干燥。在箱體內(nèi)還有兩個桶型吸入式空氣過濾器。當(dāng)空氣進(jìn)入箱體，在進(jìn)入過濾器前會形成旋轉(zhuǎn)式的運動。這種旋轉(zhuǎn)運動足以分離微小灰塵顆粒。當(dāng)空氣壓縮機停機時，這些灰塵顆粒因受重力掉落在箱體內(nèi)的微小空間里。 空氣壓縮機通過10×105pa的安全閥得到過載保護。該機的冷卻風(fēng)扇葉片不直接安裝在曲軸端頭，而是通過溫控液力聯(lián)合器與軸連接的。連軸器在溫度較低時，其內(nèi)部的液體黏度較低，不傳遞轉(zhuǎn)矩

29、，只有當(dāng)液體達(dá)到一定溫度時，它的黏度上升，才會傳遞轉(zhuǎn)矩使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。使用這種溫控連軸器可節(jié)約一定的能源。2.2.2 空氣干燥器空氣壓縮機輸出的高壓壓縮空氣中含有較高的水分和油分，必須經(jīng)過空氣干燥器將其中的水分和油分分離出去，才能達(dá)到車輛上各用氣系統(tǒng)對壓縮空氣的要求。空氣干燥器一般都做成塔式的，有單塔和雙塔兩種。上海地鐵一號線直流傳動車采用的就是單塔式空氣干燥器，而交流傳動車則使用的是雙塔式空氣干燥器。一、單塔式空氣干燥器單塔式空氣干燥器如圖2-5，它是由油水分離器、干燥筒、排泄閥、電磁閥、再生儲風(fēng)缸和消聲器等組成。在油水分離器中存有許多拉希格圈（這是一種用銅片或鋁片做成的有縫的小圓筒），干燥器則

30、是一個網(wǎng)形的大圓筒，其中盛滿顆粒狀的吸附劑。圖2-5單塔式空氣干燥器1-空氣干燥器；2-彈簧；3-單向閥；4-帶孔擋板；5-干燥筒筒體；6-吸附劑；7-油水分離器；8-“拉稀格”圈；9-排泄閥；10-消音器；11-彈簧；12-活塞；13-電空閥；14-線圈；15-排氣閥；16-銜鐵；17-帶排氣的截斷塞門；18-再生風(fēng)缸；19-節(jié)流孔空氣干燥器工作過程如下：空氣壓縮機輸出的壓力空氣從干燥塔中部的進(jìn)口管進(jìn)入干燥塔后，首先到達(dá)油水分離器。當(dāng)含有油份的壓縮空氣與拉希格圈相接觸時，由于液體表面的張力原因使空氣中的油滴很容易地吸附在拉希格圈的縫隙中，這樣就將空氣中的油分大大地排去了。然后空氣再進(jìn)入干燥筒

31、內(nèi)與吸附劑相遇，吸附劑能大量地吸收空氣中的水分，最后使干燥筒上方輸出的空氣相對濕度小于35，即可滿足車輛各種用氣系統(tǒng)的需要。當(dāng)潔凈而干燥的壓力空氣輸向主儲風(fēng)缸時，分離后留在干燥塔內(nèi)的油和水還要進(jìn)行處理。從空氣干燥塔輸出的干燥空氣有一部分通過干燥塔頂部的另一個小孔儲入再生儲風(fēng)缸。當(dāng)總儲風(fēng)缸壓力達(dá)到8.5×105pa時，空氣壓縮機停止工作，干燥塔頂?shù)膲毫⒀杆俳档?。由于干燥塔與主儲風(fēng)缸的通路中有止回閥，故主儲風(fēng)缸的壓力空氣不能回至干燥塔內(nèi)，而這時再生儲風(fēng)缸內(nèi)的壓力空氣將回沖至干燥塔內(nèi)，并且沿干燥筒、油水分離器一直沖至于干燥塔下部的積水積油腔內(nèi)。在下沖過程中，回沖干燥空氣吸收了吸附劑中的水

32、分，同時還沖下了拉希格圈上的油滴，使吸附劑和拉希格圈都得到還原，在以后的凈化和干燥中可以繼續(xù)發(fā)揮作用。再生儲風(fēng)缸還有一條管路通向積水積油腔底部的排泄閥門。管路中間有一個電磁閥，其電磁線圈與空氣壓縮機壓力開關(guān)相接。當(dāng)空氣壓縮機關(guān)閉時，電磁閥線圈失電，氣路導(dǎo)通，再生儲風(fēng)缸的壓力空氣頂開積水積油腔底部的排污閥門，使積水積油腔內(nèi)的水和油通過消聲器迅速排向大氣。圖2-6 雙塔式空氣干燥器19-干燥器；19.7-吸附劑；19.11-油水分離器；24-止回閥；25-干燥器座；34-雙活塞閥34.15、34.17、56、70-可諾爾k形環(huán)；43-電磁閥；50-再生節(jié)流孔；55-預(yù)控制閥71-旁通閥；92、93

33、-隔熱材；a-排泄口；o1o3-排氣口；p1-進(jìn)氣口；p2-出氣口v1-v10-閥座二、雙塔式空氣干燥器相對于直流傳動車，交流傳動車選用的空氣壓縮機的排氣量較小，它停止工作的間隙不能滿足單塔式干燥器再生所需的時間，因此要選用雙塔式空氣干燥（如圖2-6）。雙塔式空氣干燥器的工作原理與單塔式的類似，只不過它采取的不是時間分段法，即一段時間吸污，下一段時間再生和排污；而是采取雙塔輪換法，即一個塔在去油脫水的同時，另一個塔則進(jìn)行再生和排污，過后兩個塔的功能互換，以此達(dá)到壓縮空氣可可進(jìn)行去油脫水的目的。雙塔式空氣干燥器沒有再生儲風(fēng)缸，而依靠兩個干燥塔互相提供回沖壓力空氣排污。但它設(shè)有一個定時脈沖發(fā)生器，

34、使兩個干燥塔的電磁閥定時地輪換開、光。以使兩個塔的功能能夠定時進(jìn)行互換。2.2.3 風(fēng)缸及其他空氣管道部件一、風(fēng)缸風(fēng)缸是用于儲存壓縮空氣的，用鋼板制成，具有很高的耐壓性，是一種高壓容器。車載風(fēng)缸有各種用途，比如上海直流制列車每節(jié)車上有四個風(fēng)缸：總風(fēng)缸，空氣懸掛系統(tǒng)風(fēng)缸、制動風(fēng)缸、氣動車門風(fēng)缸、再生儲風(fēng)缸（帶有空氣干燥塔的c車）。二、其他空氣管路部件（1）截斷塞門：它安裝在制動支管上，當(dāng)列車中的車輛因特殊情況或列車檢修作業(yè)需要停止車輛空氣制動系統(tǒng)的作用時，關(guān)閉該車的截斷塞門，切斷車輛制動機與制動主管的壓縮空氣通路，同時排出副風(fēng)缸和制動缸的壓縮空氣，使制動機緩解，以便于檢修人員的安全操作。截斷塞門

35、有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式：一種是錐芯獨立式；另一種是球芯式。（2）脈沖電磁閥：它是先導(dǎo)控制的二位三通閥，它是由一個氣動往復(fù)閥芯和用于預(yù)控的電磁閥組成。而且，它還配有附加的手動控制。脈沖電磁閥用于氣電控制回路中，如果電脈沖觸發(fā)，則控制腔充氣或排氣，或按順序交替進(jìn)行，雙塔式干燥塔要用到。（3）止回閥：它安裝于只允許空氣從一個方向流入且反向截止的空氣管路，以避免降壓。（4）減壓閥：它的作用是調(diào)節(jié)壓縮空氣系統(tǒng)中的空氣壓力。（5）空氣過濾器：空氣過濾器用于壓縮空氣制動系統(tǒng)，氣動車門機構(gòu)等，可以保護這些敏感的設(shè)備不受損壞?？諝膺^濾器對在多塵環(huán)境下運行的列車的制動系統(tǒng)的可靠性具有極其重要的作用。（6）安全閥：它

36、是空氣制動系統(tǒng)中保證空氣壓力不至于過高的部件。設(shè)定壓力通過調(diào)節(jié)螺母來調(diào)節(jié)。2.3 本章小結(jié)本章主要介紹了空氣制動的方式和風(fēng)源系統(tǒng)?？諝庵苿臃绞街挥袃煞N，直通式空氣制動機和自動空氣制動機。上文詳細(xì)的介紹了它們的優(yōu)缺點，工作原理。風(fēng)源系統(tǒng)是列車制動系統(tǒng)一個核心系統(tǒng)，它是由空氣壓縮機組、空氣干燥器和風(fēng)缸及其他空氣管道部件組成的。直通式空氣制動機和自動式空氣制動機是基礎(chǔ)，目前來看所有的空氣制動機都是靠它們研發(fā)出來的，例如；直通自動空氣制動機，電空制動機等等。風(fēng)源系統(tǒng)的作用是向列車所有的風(fēng)源的裝置提供壓縮空氣，例如氣動門、汽笛、空氣彈簧和雨刮器，它不是僅僅針對空氣制動系統(tǒng)的?？諝鈮嚎s機的作用是制造氣源，

37、沒有空壓機就沒有壓縮空氣?？諝飧稍锲魇菫榱耸馆敵龅膲嚎s空氣進(jìn)行去水分去油，不讓沒有經(jīng)過處理的壓縮空氣會使某些設(shè)備損壞。雙筒式空氣干燥器適合交流傳動車，因為雙筒式干燥器是一筒進(jìn)行去油去水，另一筒在進(jìn)行再生，時間間隔少。第三章 電制動系統(tǒng)3.1 電制動的基本原理和基本要求電制動就是在制動時，將所有牽引電機的電動機工況變?yōu)榘l(fā)動機工況，將列車動能轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)化而來的電能再通過兩種方式反饋給供電的接觸網(wǎng) ；在電阻器上消耗電能。通過轉(zhuǎn)換電路和受電弓將電能反饋給供電接觸網(wǎng)，提供本車輔助電源或同一電網(wǎng)中相鄰運行的列車使用方式，稱之為再生制動，又稱之為反饋制動。如果接觸網(wǎng)的電壓太高，不能接受反饋電能，電能只能

38、通過列車上的電阻器發(fā)熱消耗，轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)到大氣中去，這種制動就是電阻制動，又稱為能耗制動。對于現(xiàn)代城市軌道交通車輛的設(shè)計來說，每列車必須具有電制動系統(tǒng)，而且在正常運行制動中應(yīng)優(yōu)先使用電制動，盡量發(fā)揮電制動中的再生制動，以減少摩擦制動所產(chǎn)生的粉塵和熱量。理論上來說，即使列車在高速行進(jìn)時，常用的制動也都是從電制動開始，直到車速下降為零完全停車。但是實際上，電制動在列車最高速度（80km/h）很難實現(xiàn)。有時為了在滿載的情況下獲得最大的輪軌黏著力，列車也需要使用拖車上的摩擦制動力。當(dāng)列車速度很低時(10km/h一下)，電制動作用迅速減弱，也需要摩擦制動逐漸給予補充將車完全停車。一個安全可靠的電制動系

39、統(tǒng)應(yīng)滿足以下基本要求：（1）應(yīng)具有機械的穩(wěn)定性，即電制動時，如果列車速度增加，制動力也應(yīng)隨之增加。（2）應(yīng)具有電器上的穩(wěn)定性。電制動時如果發(fā)生瞬時電流波動，系統(tǒng)能自動恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)。（3）各臺電機的制動力相等（4）制動過程中無論外界條件有什么瞬時變化，例如電網(wǎng)電壓波動、黏著條件變化以及人為的調(diào)節(jié)等，都不應(yīng)產(chǎn)生大電流的沖擊和制動力的沖擊。（5）電制動電路審計要求簡單。3.2 再生制動電路在各種形式的制動中，電制動是一種較理想的動力制動方式，它是建立在電動機工作的可逆性基礎(chǔ)上的。在牽引工況時，電動機從接觸網(wǎng)中吸收電能，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，產(chǎn)生了牽引力，使列車加速或在線路上以一定的速度運行。在制

40、動工況時，列車停止從接觸網(wǎng)接收電流，電動機改為發(fā)電機運行，將列車運行的機械能轉(zhuǎn)化成電能，產(chǎn)生制動力，使列車減速停車或者在線路上以一定的限速運行。車輛進(jìn)行電制動時，首先應(yīng)該是再生制動，既向供電電網(wǎng)反饋電能。如果接觸網(wǎng)電壓過高或同一供電區(qū)段沒有其他車輛來吸收反饋能量，則電路轉(zhuǎn)化為電阻制動，把能量消耗在電阻器上。如圖3-1所示再生制動原理圖，當(dāng)發(fā)生常用制動時，電動機m變成發(fā)電機狀態(tài)運行，將車輛的動能轉(zhuǎn)變電能，經(jīng)vvvf逆變器整流成直流反饋給接觸網(wǎng)，供列車所在接觸網(wǎng)供電區(qū)段上的其他車輛牽引用和供給本車其他系統(tǒng)。再生制動取決于接觸網(wǎng)的接收能力，亦即取決于網(wǎng)壓高低和負(fù)載利用能力。圖3-1 再生制動原理圖3

41、.3 電阻制動圖3-2 電阻制動原理圖再生制動失敗，列車主電路會自動切斷反饋電路轉(zhuǎn)入電阻制動電路。列車運行動能轉(zhuǎn)換成的電能將全部消耗在列車上的電阻器中，轉(zhuǎn)變成熱能散發(fā)到大氣中去。如圖3-2所示電阻制動原理圖。如果制動列車所在的接觸網(wǎng)供電區(qū)段內(nèi)無其他列車吸收該制動能量，vvvf則將能量反饋在線路電容上，使電容電壓xud迅速上升，當(dāng)電容電壓xud達(dá)到最大設(shè)定值1800v時，dcu啟動能耗斬波器模塊a14上的門極可關(guān)斷晶閘管gto；v1，gto打開制動電阻rb，制動電阻rb與電容串聯(lián)，就愛那個電動機上的制動能量轉(zhuǎn)變成電阻的熱能消耗掉。電阻制動能單獨滿足常用制動要求。3.4 本章小結(jié)本章主要描寫的是電

42、制動系統(tǒng)。電制動分為再生制動和電阻制動。再生制動是在進(jìn)行制動時，電動機轉(zhuǎn)變成發(fā)電機，制造出來的電反饋給電網(wǎng)。當(dāng)然這也是有條件的（1）反饋給電網(wǎng)的的電壓要高于網(wǎng)壓（2）再生電能可由本列車的輔助電源吸收，也可以由同一電網(wǎng)的其他列車吸收，這一條件不能由再生制動車輛自己創(chuàng)造，而取決于外界的運行條件。第四章 克諾爾電空制動機我國城軌車輛大多采用的德國克諾爾制動機公司生產(chǎn)的模擬式電空制動裝置，它通過列車總線貫通整個列車，形成連續(xù)回路。該模擬制動裝置的操作是采用電控制空氣、空氣在控制空氣的控制方式。制動的電指令是利用脈沖寬度調(diào)制，能進(jìn)行無級控制?？刂浦苿友b置主要由風(fēng)源及管路系統(tǒng)、控制部分和執(zhí)行部分三個主要部

43、分組成。控制部分是制動裝置的核心，由帶有防滑控制的制動微機控制單元ecu（b05/g02）、制動控制單元bcu（b06）、空氣控制屏（z01，部分閥類的集中安裝屏）等組成4.1 制動控制單元bcu（b06）制動控制單元bcu是空氣制動的核心，主要由模擬轉(zhuǎn)換閥a、緊急電磁閥e、稱重閥c、中繼閥d、載荷壓力傳感器f（將載荷壓力t轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號傳輸給ecu）、壓力開關(guān)h等元件組成。制動控制單元采用模塊化設(shè)計，所有的元件都安裝在一個鋁合集成板上。主要目的是集成板便于從車上拆卸和更換，維修檢查或大修時不會影響車輛運行。如圖所示4-1為制動控制單元氣路簡圖，圖4-2按氣路連通關(guān)系繪制的制動控制單元示意

44、圖，示出了各部件之間的氣路關(guān)系及其氣路板內(nèi)的通路，也簡略示出了各部件的外形。4-1 制動控制單元氣路簡圖a-模擬轉(zhuǎn)換閥；e-緊急電磁閥；c-稱重閥；d-均衡閥；f-卸荷壓力傳感器；h-壓力開關(guān)；j、k、l、m-壓力測試接口4-2 制動控制單元示意圖bcu的作用是將ecu發(fā)出的制動指令電信號通過模擬轉(zhuǎn)換閥a轉(zhuǎn)換成與之成比例的預(yù)控制壓力cv，這個預(yù)控制壓力是呈線性變化的，同時，也受到稱重閥c和防沖動檢測裝置的檢測和限制，再通過中繼閥d，溝通制動儲風(fēng)缸b04與制動缸的通路，并控制進(jìn)入制動缸的壓力，最后使制動缸c1和c3獲得符合制動指令的氣制動壓力。制動控制單元的工作原理如下：當(dāng)壓力空氣從制動貯風(fēng)缸b

45、04進(jìn)入制動控制單元b06后，分成三路，一路進(jìn)入緊急電磁閥e，一路進(jìn)入模擬轉(zhuǎn)換閥a，另一路進(jìn)入均衡閥d。其流程如下：4.1.1 模擬轉(zhuǎn)換閥（1）結(jié)構(gòu)(如圖4-3所示)。模擬轉(zhuǎn)換閥由一個穩(wěn)壓氣室、一個電磁進(jìn)氣閥、一個電磁排氣閥及一個氣電轉(zhuǎn)換器組成。圖4-3 模擬轉(zhuǎn)換閥（2）作用原理。當(dāng)微處理機發(fā)出制動指令時，進(jìn)氣閥的勵磁線圈得電勵磁，頂桿克服進(jìn)氣彈簧力，壓開閥芯，打開進(jìn)氣閥，使制動儲風(fēng)缸的壓力空氣通過進(jìn)氣閥進(jìn)入模擬轉(zhuǎn)換閥輸出端，作為預(yù)控制壓力cv1輸出。cvl一路送向緊急閥e，同時cvl也送向氣電轉(zhuǎn)換器和排氣閥，氣電轉(zhuǎn)換器將該壓力信號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的電信號，并饋送回微處理機，讓微處理機將此信號與制

46、動指令比較。當(dāng)小于制動指令時，則繼續(xù)開放進(jìn)氣閥口，預(yù)控制壓力cv1增高；而當(dāng)大于制動指令信號時，則關(guān)閉進(jìn)氣閥并打開排氣閥，壓力空氣從o口排向大氣，預(yù)控制壓力cvl降低。當(dāng)cvl降到符合制動指令的要求時，進(jìn)氣閥和排氣閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。4.1.2 緊急閥緊急閥（見圖4-4）是一個電磁閥控制的二位三通閥，它的三個閥口分別通制動儲風(fēng)缸(a1)、模擬轉(zhuǎn)換閥輸出口(a2)及稱重閥輸入口(a3)。它主要由空心閥、閥座、空心閥彈簧、活塞、活塞桿、活塞桿反撥彈簧和電磁閥組成。其中空心閥還起到閥口的作用，而活塞桿頂部做成閥口結(jié)構(gòu)。圖4-4 緊急閥5-空心閥彈簧；9-活塞；18-電磁閥；23-空心閥桿；3a、3b、

47、3c、16、25-k形密封圈；v1、v2、v3、v4-閥口在常用制動時，緊急閥的電磁閥得電勵磁，閥心吸起，打開下閥口，由輸入的控制壓力空氣送入活塞右側(cè)，推動活塞、活塞桿和空心閥左移，一方面關(guān)閉制動儲風(fēng)缸at，另一方面開放模擬轉(zhuǎn)換閥通路a2與稱重閥a3通路，這時由模擬轉(zhuǎn)換閥輸出的預(yù)控制壓力cv1，便可通過緊急閥輸出到稱重閥c。當(dāng)預(yù)控制壓力cvl經(jīng)過緊急閥時，由于閥的通道阻力使預(yù)控制壓力略有下降，這個從緊急閥輸出的預(yù)控制壓力稱為cvz。同樣，cv2壓力空氣也是通過氣路板內(nèi)部管道進(jìn)入稱重閥。在緊急制動時，緊急閥失電，其電磁閥不勵磁，電磁閥閥芯在其反力彈簧作用下，關(guān)閉下閥口，切斷控制用壓力空氣的通路(

48、a4)，活塞右方氣室壓力空氣經(jīng)電磁閥上閥口v2排入大氣。于是，空心閥在彈簧作用下右移，關(guān)閉a2與a3的通路，而活塞桿在活塞桿彈簧作用下同時右移，頂部離開空心閥，打開制動儲風(fēng)缸通路al與稱重閥a3通路，制動儲風(fēng)缸壓力空氣越過模擬轉(zhuǎn)換閥而直接進(jìn)入稱重閥。4.1.3 稱重閥稱重閥的結(jié)構(gòu)、原理為杠桿膜板式結(jié)構(gòu)。稱重閥的作用是根據(jù)車輛載重的變化，即根據(jù)乘客的多少自動調(diào)整車輛的最大制動力。其結(jié)構(gòu)原理如圖4-5所示，主要由負(fù)載指令部、壓力調(diào)整部和杠桿部組成。(1)結(jié)構(gòu)：負(fù)載指令部：主動活塞(活塞)、主動活塞膜板、從動活塞、k型密封圈及調(diào)整彈簧、調(diào)整螺釘?shù)炔糠纸M成。壓力調(diào)整部：由橡膠夾心閥、均衡活塞、空心閥桿

49、、閥座、調(diào)整彈簧和調(diào)整螺釘?shù)冉M成。杠桿部：由杠桿、滾輪支點和調(diào)整螺釘組成。圖4-5 稱重閥1.1-主動活塞；1.2-主動活塞膜板；1.3-k形密封圈；1.4-從動活塞；1.5-閥體；1.6-閥蓋；1.7-調(diào)整彈簧；2.1-橡膠夾心閥；2.2-均衡活塞膜板；2.3-均衡活塞；2.4-頂桿；2.5-調(diào)整彈簧；3.1-杠桿；3.2-滾輪支點(2)作用原理：與負(fù)載重量成比例的空氣壓力信號(空氣彈簧壓力)t輸入到主動活塞的上部，將主動活塞向下推，活塞桿頂在杠桿左端，使杠桿左端下降而右端上升，繞支點沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時右側(cè)壓力調(diào)整彈簧的向上作用力，也推動杠桿右端上升，從而使空心閥桿向上運動，推開夾心閥，

50、開放充氣閥口，由緊急閥來的預(yù)控制壓力cv2經(jīng)充氣閥座，成為預(yù)控制壓力cv3輸出到均衡閥。同時該壓力送到均衡活塞上方，當(dāng)均衡活塞上方空氣壓力和下方空心頂桿壓力(即杠桿力和調(diào)整彈簧力之和)平衡時，夾心閥在夾心閥彈簧作用下關(guān)閉，停止向均衡閥供風(fēng)。當(dāng)乘客減少時，空氣彈簧壓力t下降，均衡活塞上方的空氣壓力大于下方頂桿推力，于是均衡活塞下移，空心閥桿離開夾心閥，cv3壓力空氣經(jīng)空心閥桿閥口排向大氣，直到均衡活塞上下方壓力達(dá)到平衡，均衡活塞重新上移，關(guān)閉排氣閥口。當(dāng)空氣彈簧壓力很低，甚至破損而無壓力時，從動活塞向上的作用力不足以平衡調(diào)整彈簧i的力，由兩個調(diào)整彈簧的作用力使稱重閥輸出壓力保持一定的值。由于克諾

51、爾模擬制動機的模擬轉(zhuǎn)換閥輸出的預(yù)控制壓力是受微處理機控制的，而微處理機的制動指令本身就是根據(jù)車輛的負(fù)載、車速和制動要求而給出的，因此，在常用制動中稱重閥幾乎不起作用，僅起預(yù)防作用，以防模擬轉(zhuǎn)換閥控制失靈。其主要作用是在緊急制動發(fā)生時體現(xiàn)。由于緊急制動時預(yù)控制壓力是從制動儲風(fēng)缸直接經(jīng)緊急閥到達(dá)稱重閥，中間沒有經(jīng)過模擬轉(zhuǎn)換閥的控制，而緊急閥也僅僅作為通路的選擇，不起控制空氣壓力大小的作用。所以，在緊急制動時，預(yù)控制壓力只受到稱重閥的限制，即制動儲風(fēng)缸空氣壓力經(jīng)稱重閥限制后作為最大的預(yù)控制壓力輸出。同樣，預(yù)控制壓力cv2流經(jīng)稱重閥時，也受到其的通道阻力，壓力有所下降，成為預(yù)控制壓力cv3并通過管路板

52、進(jìn)入均衡閥。4.1.4 均衡閥克諾爾模擬制動機的空氣制動裝置是一個間接控制的直通式制動機。即由制動控制單元bcu控制預(yù)控制壓力，再由均衡閥(也稱中繼閥)根據(jù)預(yù)控制壓力的大小控制車輛制動缸的充風(fēng)和排風(fēng)作用，即均衡閥起到“放大”的作用。(1)結(jié)構(gòu)：均衡閥由帶橡膠閥面的空心導(dǎo)向桿、膜板活塞(即均衡活塞)、進(jìn)/排氣閥座、彈簧等部分組成，如圖4-6所示。圖4-6 均衡閥1-均衡閥；2-連接座；v1、v2-閥口；1.2-閥體；1.6-導(dǎo)向桿彈簧；1.7-空心導(dǎo)向桿1.9-均衡活塞；k1、k2、k3-k形密封圈；d1、d2-節(jié)流孔；m1-橡膠膜板(2)作用原理：由d2孔進(jìn)入均衡閥的預(yù)控制壓力cv3，推動具有

53、膜板的活塞(均衡活塞)上移，首先關(guān)閉了通向制動缸的排氣閥v2，然后進(jìn)一步打開進(jìn)氣閥口v1，使制動儲風(fēng)缸來的壓力空氣經(jīng)接口r進(jìn)入均衡閥，再經(jīng)打開的進(jìn)氣閥v1，接口c充入制動缸，使制動缸壓力上升，閘瓦壓向車輪，列車產(chǎn)生制動作用。同時，該壓力經(jīng)節(jié)流孔dl充入均衡活塞上方，平衡下側(cè)壓力，當(dāng)上下側(cè)壓力平衡時，均衡活塞回到平衡位置，導(dǎo)向桿在彈簧壓力作用下重新關(guān)閉充氣口v1，制動缸壓力停止上升。從上述可知，均衡閥能迅速地進(jìn)行大流量的充、排氣，大流量壓力空氣的壓力變化是隨預(yù)控制壓力cv3的變化而變化的，并且相互間的壓力傳遞比為1:1，即制動缸壓力與cv3相等，從而實現(xiàn)了小流量壓力空氣控制大流量壓力空氣的作用。

54、同樣，模擬轉(zhuǎn)換閥接到微處理機發(fā)出的緩解指令后，將其排氣閥打開，使預(yù)控制壓力cvl、cv2、cv3均通過此閥向大氣排出。由于cv3壓力空氣排出，均衡閥活塞在其上方制動缸壓力空氣作用下下移，于是均衡閥中的進(jìn)氣閥關(guān)閉，而排氣閥打開，使制動缸的壓力空氣經(jīng)開啟的排氣閥排出，列車緩解。4.2 空氣控制屏空氣控制屏是一些閥類元件的集中安裝屏，這些元件都安裝在一塊鋁合金的氣路板上，猶如電子分立元件安裝在印刷線路板上一樣，便于安裝、調(diào)試與維修?？諝饪刂破恋闹饕M成元件（如圖4-7）及其功能如下圖4-7 空氣控制屏的主要組成元件1. 制動控制元件b02截斷塞門 可用來切除制動系統(tǒng)管路與主風(fēng)管的通路b03止回閥 防

55、止制動系統(tǒng)管路的壓力空氣逆流b07壓力測試點 可以得到主風(fēng)管壓力b08壓力開關(guān) 用于監(jiān)控主風(fēng)管壓力b12減壓閥 將主風(fēng)管壓力空氣減壓至630kpab19脈沖閥 用于控制停放制動的施加與緩解b20雙向閥 防止常用制動與停放制動同時施加時造成制動力過大b21壓力開關(guān) 用于控制停放制動指示燈的動作b22壓力測試點 可以得到停放制動的壓力2. 車門控制元件t03止回閥 防止車門控制系統(tǒng)管路的壓力空氣逆流t06減壓閥 將主風(fēng)管壓力空氣減壓至350kpa 供車門制動系統(tǒng)使用t07安全閥 防止車門控制系統(tǒng)壓力過大t08截斷塞門 用來切除車門控制系統(tǒng)管路與主風(fēng)管通路3. 空氣彈簧控制元件l02截斷塞門 可用來

56、切除空氣彈簧控制系統(tǒng)管路與主風(fēng)管的通路，便于測試與檢修。4. 車間外接供氣元件x01截斷塞門，可用來切除車間外接供氣管路與主風(fēng)管的通路；x02車間外接供氣快速接頭?？諝饪刂破羫01與外接設(shè)備的接口是：接口1與主風(fēng)管相連；接口2與踏面單元制動器的彈簧制動缸相連；接口3與踏面單元制動器的制動缸相連；接口4：通往門控設(shè)備及空調(diào)；接口5與門控風(fēng)缸t04相連；接口6與制動貯風(fēng)缸b04相連；接口7通往防滑閥g01的控制管路；接口8通往空氣彈簧。4.3 制動微處理機控制系統(tǒng)制動控制系統(tǒng)有一個用于控制電空制動和防止車輪滑行控制的微處理機，常稱為制動微機控制單元(ecu)。它是空氣制動管路控制的核心。制動實施時

57、，它接收各種與制動有關(guān)的信號(如制動指令值pwm信號、電制動實際值信號、載荷信號等)，計算出一個當(dāng)時所需空氣制動力的制動指令，并將其輸出給bcu。同時ecu還實時監(jiān)控每根軸的轉(zhuǎn)速，一旦任一輪對發(fā)生滑行，能迅速向該輪軸的防閥閥(g01)發(fā)出指令，溝通制動缸與大氣的通路，使制動缸迅速排氣，從而解除該輪對的滑行現(xiàn)象，實現(xiàn)ecu對各輪對滑行的單獨保護控制。此外，制動微處理機控制系統(tǒng)還具有本車的控制系統(tǒng)故障自診斷功能和故障儲存功能。制動微處理機控制系統(tǒng)對每一輛車都是獨立的。ecu的基本功能：實現(xiàn)了與列車制動相關(guān)的各項功能，包括：制動力的計算和分配、保壓制動的觸發(fā)、快速制動指令、制動指令值pwm信號、載荷壓力信號、躍升元件觸發(fā)器、沖擊極限、防滑控制等。4.3.1 電空制動控制信號整個制動裝置的控制采用二級控制，簡述為“電控制空氣，空氣再控制空氣”。即為“電子控制單元”控制“氣路控制單元”，控制空氣再控制執(zhí)行空氣。電空制動控制系統(tǒng)方框圖如4-8所示，圖中輸入信號的功能如下：圖4-8 電空制動控制系統(tǒng)方框圖（1）制動指令：此指令是微機根據(jù)變速制動要求，即司機施行制動的百分比（全常用制動為100）所下達(dá)的指令。（2）制動信號：這是制動指令的一個輔助信號，它表示運行的列車即將要制動。（3）負(fù)載信號：這個信號來自于空氣彈簧。（4）電制動關(guān)閉信號：此信號為信息信號，它的出現(xiàn)就意味著空氣制動要立即替